近年来,智能移动设备的使用量与日俱增,导致移动网络数据流量呈现爆炸性增长趋势。千倍流量增长和海量连接设备使当前的无线网络面临从频谱资源到网络架构的挑战。为此,本文从改善频谱资源利用率角度出发,将无线缓存技术与认知无线电技术相结合,主要从理论方面研究了基于内容缓存的协作认知无线电网络,旨在实现双赢的认知无线电网络。本文主要研究内容和创新点如下:1.本文在采用具有缓存能力的次基站的基础上,首先针对协作认知无线电网络的特点完成建模。然后,从主、次系统的缓存策略及传输方式出发,选取成功传输概率作为研究指标,在满足主用户成功传输概率的前提下,将最大化次用户的文件传输概率作为优化目标。再者,本文通过将原始问题近似化的方法,结合凸优化理论,证明了近似问题关于缓存阈值分配具有凹凸性的特性。根据进一步分析内容缓存容量和频谱分配的特点,我们提出了一种有效的两级二分算法。最后,仿真结果表明,相对于传统的缓存策略及协作方案,本文提出的内容缓存协作方案实现性能更好。2.本文研究了基于阈值缓存策略的次系统性能,旨在通过合理的缓存资源分配,最大化次系统的有效数据传输速率。在此基础上,首先我们提出了一种基于时隙分配的多基站服务于多用户的方案并构造了优化问题。其次,我们提出了采用遍历搜索法与两级二分算法相结合的算法用于求解优化问题。最后,比较了多个次基站协作与未协作传输方案的性能,仿真结果表明,协作传输方案能够实现更大的有效传输速率。3.本文在考虑次基站功率分配的条件下,结合MPC文件缓存策略,首先提出了一个联合优化次基站缓存容量及功率分配的问题,在满足主用户最小的有效数据速率约束下,最大化次用户的有效传输速率。然后,研究了缓存及功率分配对次用户文件传输速率的影响。通过进一步分析,我们提出了一种有效的二分算法求解优化问题。最后,实验结果表明缓存协作传输方案优于传统协作方案。